Диски и файлы большого объема

В инженерных и научных приложениях часто требуется хранить и обрабатывать очень большие объемы информации. В настоящее время вполне обычны жесткие диски размером более 2 Гбайт и дисковые массивы объемом 8 или 10 Гбайт. Поддержка очень больших дисков и больших файлов в NTFS реализована эффективнее, чем в FAT и в HPFS.

Файловая система FAT использует таблицу 16-разрядных элементов для хранения информации о распределении пространства на томе. Единицами распределения памяти являются кластеры (clusters) одинакового размера, на которые разделяется том, а так как каждому кластеру должен быть присвоен уникальный 16-разрядный номер, то FAT поддерживает максимально 2¹⁶, или 65.536 кластеров на одном томе (хотя некоторую часть этого пространства FAT резервирует для собственных нужд). Размер кластера можно увеличивать или уменьшать в зависимости от размера тома. Однако, когда размер тома превышает некоторую величину, кластеры становятся слишком большими, что ведет к увеличению объема неиспользуемого дискового пространства — так называемой внутренней фрагментации (internal fragmentation). Например, для диска объемом 65 Мбайт достаточен размер кластера 1 Кбайт, однако диск объемом 640 Мбайт требует уже кластера размером в 10 Кбайт. Так как размер кластера должен быть степенью двойки, то для диска 640 Мбайт фактически используется кластер в 16 Кбайт, т. е. пространство выделяется порциями по 16 Кбайт. Если размер файла равен, например, 512 байт или 17 Кбайт, то для хранения данных используется только часть выделенного пространства. В любом случае на томе FAT может храниться не более 65.518 файлов (максимальное количество доступных кластеров), независимо от размера диска.

HPFS применяет для нумерации единиц распределения пространства 32 разряда, что дает 2³², или более 4 миллиардов номеров. Однако HPFS использует числа со знаком, что сокращает число доступных единиц распределения пространства на томе до 2 миллиардов. HPFS распределяет пространство на диске не кластерами, но физическими секторами по 512 байт. Такая негибкость может быть проблемой, особенно на рынках в Азии, где размер аппаратного сектора дисковых устройств обычно равен 1024 Кбайт. На таких дисках HPFS использовать нельзя, так как диск не может выделять пространство порциями, размер которых меньше его аппаратного сектора. Кроме того, размер файла в HPFS ограничен 4 Гбайт.

NTFS распределяет пространство кластерами и использует для их нумерации 64 разряда, что дает возможность иметь 2^е4 (свыше 16.000.000.000.000.000.000, или 16 миллиардов миллиардов) кластеров, каждый размером до 4 Кбайт. Размер отдельного файла практически неограничен — до 2^е4 байт. Как и в FAT, размер кластера в NTFS может меняться, но не обязательно возрастает пропорционально размеру диска. NTFS использует размер кластера, равный 512 байт, на маленьких дисках и максимальный размер кластера 4 Кбайт на больших*. Хотя для представления каждого отрезка (run), или выделенного фрагмента диска NTFS использует 64-разрядный (8-байтовый) адрес, эти адреса "кодируются" так, что занимают от 3 до 5 байт для каждого отрезка (пример кодирования адреса см. далее на рис. 3-12 в гл. 3). В HPFS для представления каждого отрезка используется 12 байт.

* В Windows NT 4.0 максимальный поддерживаемый размер кластера составляет 64 Кбайт.

Дата добавления: 2015-07-10